KR101111074B1 - 구조적 안정성과 절연저항성이 우수한 전지셀 - Google Patents

구조적 안정성과 절연저항성이 우수한 전지셀 Download PDF

Info

Publication number
KR101111074B1
KR101111074B1 KR1020060105382A KR20060105382A KR101111074B1 KR 101111074 B1 KR101111074 B1 KR 101111074B1 KR 1020060105382 A KR1020060105382 A KR 1020060105382A KR 20060105382 A KR20060105382 A KR 20060105382A KR 101111074 B1 KR101111074 B1 KR 101111074B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
battery
electrode assembly
battery cell
battery case
prosthetic member
Prior art date
Application number
KR1020060105382A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20080038465A (ko
Inventor
박종환
김민수
Original Assignee
주식회사 엘지화학
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to KR1020060105382A priority Critical patent/KR101111074B1/ko
Publication of KR20080038465A publication Critical patent/KR20080038465A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101111074B1 publication Critical patent/KR101111074B1/ko

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00Batteries for particular applications
    • H01M2220/20Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

본 발명은 구조적 안전성과 절연저항성이 우수한 전지셀에 관한 것으로, 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트의 전지케이스에 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체를 장착한 후 열융착에 의해 밀봉하는 이차전지 셀로서, 상기 전극조립체가 장착되는 전지케이스의 수납부에 전극조립체가 장착된 상태에서 전지케이스 열융착 부위(실링부)와 전극조립체 사이에, 절연성의 격자형 보형부재가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀을 제공하는 바, 이러한 전지셀은 외력으로부터 전지케이스의 파우치 형상을 유지하고, 열융착에 의한 밀봉시 전지케이스의 손상된 부위가 전극조립체와 접촉되는 것을 방지하여 전지의 안전성을 크게 향상시키는 효과가 있다.

Description

구조적 안정성과 절연저항성이 우수한 전지셀 {Battery Cell Having Excellent Structure Stability and Insulation Resistance}
도 1은 종래의 파우치형 이차전지의 일반적인 구조에 대한 사시도이다;
도 2는 도 1의 선 A-A에 따른 수직 단면의 모식도이다;
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 보형부재가 장착된 파우치형 이차전지의 모식도이다;
도 4는 도 3의 선 B-B에 따른 수직 단면의 모식도이고, 도 5는 도 4의 일부 확대도이다.
본 발명은 구조적 안전성과 절연저항성이 우수한 전지셀에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트의 전지케이스에 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체를 장착한 후 열융착에 의해 밀봉하는 이차전지 셀로서, 상기 전극조립체가 장착되는 전지케이스의 수납부에 전극조립체가 장착된 상 태에서 전지케이스 열융착 부위(실링부)와 전극조립체 사이에, 절연성의 격자형 보형부재가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀에 관한 것이다.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그에 따라 다양한 요구에 부응할 수 있는 전지에 대한 많은 연구가 행해지고 있다.
대표적으로 전지의 형상 면에서는 얇은 두께로 휴대폰 등과 같은 제품들에 적용될 수 있는 각형 이차전지와 파우치형 이차전지에 대한 수요가 높고, 재료 면에서는 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성 등의 장점을 가진 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차전지에 대한 수요가 높다.
또한, 이차전지는 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체가 어떠한 구조로 이루어져 있는지에 따라 분류되기도 하는 바, 대표적으로는, 긴 시트형의 양극들과 음극들을 분리막이 개재된 상태에서 권취한 구조의 젤리-롤(권취형) 전극조립체, 소정 크기의 단위로 절취한 다수의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 순차적으로 적층한 스택형(적층형) 전극조립체, 소정 단위의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 적층한 바이셀(Bi-cell) 또는 풀셀(Full cell) 등의 유닛 셀들을 권취한 구조의 스택/폴딩형 전극조립체 등을 들 수 있다.
최근에는, 스택형 또는 스택/폴딩형 전극조립체를 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 전지케이스에 내장한 구조의 파우치형 전지가, 낮은 제조비, 작은 중량, 용이한 형태 변형 등을 이유로, 많은 관심을 모으고 있고 또한 그것의 사용량이 점차적으로 증가하고 있다.
도 1에는 종래의 대표적인 파우치형 전지의 사시도가 모식적으로 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 파우치형 전지(10)는 두 개의 전극 리드(11, 12)가 서로 대향하여 전극조립체(13)의 상단부와 하단부에 각각 돌출되어 있는 구조로 이루어져 있다. 전지케이스(14)는 상부 케이스와 하부 케이스의 2 단위 부재로 이루어져 있고, 그것의 내면에 형성되어 있는 수납부에 전극조립체(도시하지 않음)를 장착한 상태로 상호 접촉 부위인 양측면(14a)과 상단부 및 하단부(14b, 14c)를 각각 부착시킴으로써 전지(10)가 만들어진다. 전지케이스(14)는 수지층/금속박층/수지층의 라미네이트 구조로 이루어져 있어서, 서로 접하는 양측면(14a)과 상단부 및 하단부(14b, 14c)에 열과 압력을 가하여 수지층을 상호 융착시킴으로써 부착시킬 수 있으며, 경우에 따라서는 접착제를 사용하여 부착할 수도 있다. 양측면(14a)은 상하 전지케이스(14)의 동일한 수지층이 직접 접하므로 용융에 의해 균일한 밀봉이 가능하다. 반면에, 상단부(14b)와 하단부(14c)에는 전극 리드(11, 12)가 돌출되어 있으므로 전극 리드(11, 12)의 두께 및 외장부재(14) 소재와의 이질성을 고려하여 밀봉성을 높일 수 있도록 전극 리드(11, 12)와의 사이에 필름상의 실링부재(16)를 개재한 상태에서 열융착시킨다.
도 1의 전지케이스(14)는 2 단위의 부재들로 이루어져 있지만, 경우에 따라서는 1 단위의 부재를 절곡한 구조일 수도 있다.
도 2에는 도 1의 파우치형 전지에서 선 A-A의 단면도가 모식적으로 도시되어 있다.
도 2를 참조하면, 전지케이스(14)의 내면에 형성되어 있는 수납부에 전극조립체(13)가 장착되고 열융착에 실링부(18)를 형성하면, 전극조립체(13)와 전지케이스(14) 사이에 이격 부위(19)가 발생하게 된다. 전지케이스(14)에 드로잉 공정을 행하여 전극조립체 수납부를 형성할 때, 드로잉 공정시 전지케이스(14)의 파열을 방지할 수 있도록 완만한 외주면 형상으로 수납부를 형성하게 되는 바, 그러한 수납부와 전극조립체의 형상 차이로 인해 이격 부위(19)가 형성된다.
그러나, 이러한 이격 부위(19)는 전지의 낙하, 진동 등과 같은 외력의 인가시 전지케이스(14)의 변형이나 파열을 초래하는 경향이 있으며, 이로 인한 내부 단락 또는 전해액의 누액 현상이 발생할 수 있다.
또한, 전지케이스의 라미네이트 시트는 알루미늄 차단층의 양면에 수지층을 도포한 형태로 이루어져 있으며, 열융착 과정에서 내측 수지층(실란트층)이 부분적으로 손상되면서, 시트의 금속층이 전극조립체와 접속되어 발열 및 내부 단락이 일어나게 되는 문제점을 가지고 있다.
이와 관련하여, 일본 특허출원공개 제2003-109557호에는 전극조립체와 전극단자 및 전지케이스 사이의 주머니 모양 공간에 열가소성 수지를 삽입하고 고화시켜, 외부의 충격이나 변형 압력으로부터 전극단자의 손상을 방지하기 위한 기술이 개시되어 있다. 그러나, 상기 기술은 전극단자가 위치한 전지케이스의 수납부에 유동성이 있는 수지 용융물을 주입하여 충전하기 때문에, 해당 부위에서만 고화된 충진물을 얻기 어렵고, 용융물이 전극조립체 쪽으로 이동되어 전지의 작동을 저해하는 등의 단점을 가지고 있다. 또한, 전극단자 부위를 제외한 다른 부위에 외력 이 인가되는 경우에는, 전지케이스가 파열되어 내부 단락 및 전해액 누액 현상이 발생하는 것을 방지할 수는 없다.
따라서, 이러한 문제점을 근본적으로 해결할 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 파우치형 이차전지에서, 전지케이스 수납부에 전극조립체가 장착된 상태에서 전지케이스 열융착 부위(실링부)와 전극조립체 사이의 전체 면에 절연성의 격자형 보형부재를 설치할 경우, 낙하, 진동 등의 외력으로부터 전지케이스가 손상되는 것을 방지함으로써 전지의 안전성을 크게 향상시킬 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
따라서, 본 발명에 따른 전지셀은, 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트의 전지케이스에 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체를 장착한 후 열융착에 의해 밀봉하는 이차전지 셀로서, 상기 전극조립체가 장착되는 전지케이스의 수납부에는, 전극조립체가 장착된 상태에서 전지케이스 열융착 부위(실링부)와 전극조립 체 사이에, 절연성의 격자형 보형부재가 설치되어 있는 것으로 구성되어 있다.
즉, 본 발명에 따른 전지셀은 전지케이스의 전극조립체가 장착되는 수납부의 외주면에 격자형의 보형부재가 설치되어 있어서, 낙하, 진동 등의 외부충격에 의해 전지케이스 내에 장착되어 있는 전극조립체가 이동하거나 전지케이스가 손상되는 것을 방지하여, 전지의 안전성을 크게 향상시킬 수 있다.
또한, 종래의 전지셀을 적층하여 중대형 전지모듈을 제조하고 하이브리드 전기자동차와 같은 중대형 디바이스에 장착하는 경우, 외부의 충격이 중대형 전지모듈에 인가될 때, 약한 전지케이스의 열융착 부위로 인하여 전지셀에 크랙이 가거나 전지케이스가 파열되는 현상이 발생하는 것을, 본 발명의 전지셀은, 방지할 수 있다.
본 발명에서 상기 라미네이트 시트는, 일 예로, 금속 차단층의 양면에 수지층이 도포되어 있는 구조로서, 바람직하게는, 금속 차단층의 일면(외면)에 내구성이 우수한 수지 외곽층이 부가되어 있고, 타면(내면)에 열용융성의 수지 실란트층이 부가되어 있는 구조일 수 있다.
하나의 바람직한 예에서, 상기 금속 차단층의 소재로는 가스 등에 대한 차단 특성과 박막 형태의 가공을 가능하게 하는 연성을 가지는 알루미늄이 사용될 수 있다. 상기 수지 외곽층은 외부 환경으로부터 우수한 내성을 가져야 하므로, 그것의 소재로는 소정 이상의 인장강도와 내후성을 가지는 고분자 수지로서, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)와 연신 나일론 필름 등이 사용될 수 있다. 또한, 상기 수지 실란트층의 소재로는 열융착성(열접착성)을 가지고, 전해액의 침입을 억제하기 위 해 흡습성이 낮으며, 전해액에 의해 팽창하거나 침식되지 않는 무연신 폴리프로필렌 필름(CPP)계 수지 등이 사용될 수 있다.
그러한 라미네이트 시트의 전지케이스 수납부에 장착되는 상기 전극조립체는 양극과 음극 및 그 사이에 개재되어 있는 분리막으로 이루어진 구조라면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 권취형, 스택형 또는 스택/폴딩형 구조를 들 수 있다. 스택/폴딩형 구조의 전극조립체에 대한 자세한 내용은 본 출원인의 한국 특허출원공개 제2001-0082058호, 제2001-0082059호 및 제2001-0082060호에 개시되어 있으며, 상기 출원은 본 발명의 내용에 참조로서 합체된다.
상기 전지케이스는 일 단위의 라미네이트 시트 부재로서, 소정 부위에 전극조립체 수납부가 형성되어 있고, 상기 수납부를 덮는 커버가 접이식으로 형성되어 있는 구조이거나, 또는 두 단위의 라미네이트 시트 부재로서 양측 또는 일측 부재에 전극조립체 수납부가 형성되어 있는 구조일 수 있다.
상기 보형부재의 소재는 전해액에 대한 내화학성과 전기 절연성을 가지며, 소정의 기계적 강성을 발휘하는 재료라면 특별히 제한되지는 않으나, 바람직하게는 고분자 수지 또는 고분자 복합체로 이루어지는 재료가 사용될 수 있으며, 소정의 탄성력과 기계적 강성을 가지는 실리콘 수지가 특히 바람직하다.
이러한 보형부재는 수직단면 상으로 전지케이스 실링부와 전극조립체 수납부의 외면에 밀착되는 형상으로, 대략 삼각형의 형상으로 형성될 수 있다. 하나의 바람직한 예에서, 상기 보형부재의 단부는 상기 실링부의 형성시 부분적으로 함께 열융착됨으로써, 보형부재의 장착 위치를 고정시키고, 전지케이스의 밀봉성을 크게 향상시키며, 열융착시 전지케이스의 실란트층이 손상되는 것을 최소화할 수 있으므로, 특히 바람직하다.
이 경우, 상기 실링부와 함꼐 열융착되는 보형부재의 단부 크기는 2 mm 이하가 바람직한 바, 단부의 크기가 너무 큰 경우에는, 전지케이스 내면 실란트층의 열융착시 전지케이스의 밀봉성을 감소시키므로 바람직하지 않다.
경우에 따라서는, 보형부재의 형상에 대응하는 고강도 심재가 보형부재의 내부에 추가로 포함될 수도 있다. 이 경우, 보형 부재는 상대적으로 고강도의 심재와, 탄력성 및 유연성을 겸비한 외장재로 이루어질 수 있으며, 이러한 구조에 의해, 소망하는 기계적 강성과 전지케이스에 대한 우수한 밀착력을 제공할 수 있다.
상기 전지셀은, 예를 들어, 리튬 이차전지일 수 있으며, 특히 금속층과 수지층을 포함하는 라미네이트 시트, 구체적으로는 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 전극조립체가 내장되어 있는 파우치형 리튬 이차전지일 수 있다.
본 발명에 따른 전지셀은 우수한 수명과 안전성으로 인해, 특히 고출력 대용량의 전력을 제공하는 중대형 전지팩의 단위전지로서 바람직하게 사용될 수 있다.
따라서, 본 발명은 또한, 단위전지로서 상기 이차전지를 다수 개 포함하고 있는 중대형 전지모듈, 및 그러한 중대형 전지모듈 하나 이상 포함하고 있는 고출력 대용량의 중대형 전지팩을 제공한다.
상기 중대형 전지팩은 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 전기자전거, 전기오토바이 등과 같이 고출력, 대용량의 전기가 요구되며, 진동, 충격 등과 같은 많은 외력이 가해지는 디바이스의 동력원으로 특히 바람직하다.
중대형 전지모듈 및 전지팩의 구성 및 그것의 제조방법은 당업계에 공지되어 있으므로, 그에 대한 자세한 설명은 본 명세서에서 생략한다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 3에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 보형부재가 장착된 파우치형 전지에 대한 모식도가 도시되어 있고, 도 4에는 도 3의 선 B-B에 대한 단면도가 도시되어 있으며, 도 5에는 도 4의 일부 확대도가 도시되어 있다.
우선 도 3을 참조하면, 전극조립체(130)는 각각의 상단부와 하단부에 두 개의 전극리드(132)가 서로 대향하여 돌출되어 있는 구조로 이루어져 있다. 절연성의 보형부재(150)는 전극조립체(130)의 외주면을 감싸는 형태의 격자형 구조로 이루어져 있다. 따라서, 라미네이트 시트로 이루어진 전지케이스(140)에 전극조립체(130)를 수납한 후 그것의 외주면을 따라 절연성의 격자형 보형부재(150)를 설치한 뒤, 열융착에 의해 전지케이스(140)를 밀봉함으로써 전지셀을 제조한다.
다음으로, 도 4를 참조하면, 전지케이스(140)는 전극조립체(130)를 수납할 수 있도록 오목한 형상의 수납부가 형성되어 있는 하부 케이스(144)와, 전극조립체(130)를 하부 케이스(144)에 수납한 후 하부 케이스(144)를 덮을 수 있는 상부 케이스(142)로 이루어져 있다.
하부 케이스(144)의 내면에 형성되어 있는 수납부에 전극조립체(130)를 장착 하고, 전극조립체(130)의 외주면과 전지케이스(140)의 실링부(180) 사이에 생기는 공간에 실리콘 수지로 이루어진 보형부재(150)를 삽입한 뒤, 열융착에 의해 실링부(180)를 형성함으로써 밀봉을 이룬다. 보형부재(150)는 수직 단면상으로 전극조립체(130) 수납부의 외주면 형상에 대략 일치하는 형상(삼각형 형상)을 가지며, 실리콘 수지의 탄성력과 기계적 강성에 의해 측면으로의 낙하 및 진동과 같은 외력으로부터의 충격을 흡수하는 완충 작용을 하여 전지케이스(140) 및 전극조립체(130)를 보호한다.
이러한 보형부재(150)의 단부는 도 5에서와 같이 열융착 부위(180)까지 소정의 길이로 연장(152)되어 있어서, 실링부(180)의 형성시 부분적으로 함께 열융착되므로, 보형부재(150)의 장착 위치를 고정하고, 전지케이스(140)를 밀폐시키며, 열융착시 전지케이스(140)의 실란트층(도시하지 않음)의 손상을 최소화할 수 있다.
이하의 실시예, 비교예 및 실험예에서 본 발명의 내용을 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
[실시예 1]
양극 활물질로서 LiCoO2 95 중량%, Super-P(도전제) 2.5 중량% 및 PVdF(결합제) 2.5 중량%를 용제인 NMP(N-methyl-2-pyrrolidone)에 첨가하여 양극 혼합물 슬러리를 제조하고, 음극 활물질로서 인조흑연 95 중량%, Super-P(도전제) 1 중량% 및 PVdF(결합제) 4 중량%를 용제인 NMP에 첨가하여 음극 혼합물 슬러리를 제조하여, 각각 알루미늄 호일과 구리 호일에 각각 도포한 후, 각각 절단하여 양극 판과 음극 판들을 제조하였다. 분리막으로서 셀가드TM(TONEN)를 개재한 상태에서, 상기에서 제조된 양극 판과 음극 판들을 순차적으로 적층하여 전극조립체를 제조하였다.
상기 전극조립체의 전극탭과 전극리드를 초음파 융착시킨 후 하부 케이스에 수납하고, 도 3에서와 같이, 절연성의 격자형 보형부재를 전지케이스 열융착 부위(실링부)와 전극조립체 사이에 설치한 후 열과 압력을 인가함으로써, 상부 케이스와 하부 케이스를 밀착시켜 전지를 완성하였다.
[실시예 2]
절연성의 격자형 보형부재를 전지케이스 열융착 부위(실링부)와 전극조립체 사이에 설치할 때, 도 5에서와 같이, 보형부재의 단부가 약 1 mm의 길이로 실링부의 형성시 부분적으로 함께 열융착되도록 하였다는 점을 제외하고는, 상기 실시예 1과 같은 방법으로 전지를 완성하였다.
[비교예 1]
도 3에서와 같이, 절연성의 격자형 보형부재를 전지케이스 열융착 부위(실링부)와 전극조립체 사이에 설치하지 않았다는 점을 제외하고는, 상기 실시예 1과 같 은 방법으로 전지를 완성하였다.
[실험예 1]
상기 실시예 1 및 2와 비교예 1에서 각각 50 개의 제조된 전지들을 대상으로, 전지케이스 라미네이트 시트의 내측 수지층(실란트층)이 손상되어 시트의 알루미늄층이 전극조립체와 접촉됨으로써 절연저항이 손상되는 지 여부를 확인하였다. 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
<표 1>
Figure 112006078556528-pat00001
상기 표 1에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1의 전지들은 오직 2 개의 전지만이 전지케이스의 알루미늄층과 전극조립체가 상호 접촉되는 현상이 확인되었고, 비교예 1의 전지들은 다수의 전지들에서 상기 상호 접촉 현상이 확인되었다. 즉, 비교예 1의 전지들은 실링부를 열융착하는 과정에서 전지케이스의 라미네이트 시트 중 내부 수지층(실란트)이 손상되면서 전지케이스 라미네이트 시트의 알루미늄층이 전극조립체와 직접 접촉되는 현상이 나타났다. 이와 같이, 알루미늄층과 전극조립체가 직접 접하는 부위는 내부 단락이 발생하고, 밀봉성이 크게 저하됨으로써 전해액의 누액 현상이 발생하여 전지의 수명을 크게 저하시키는 원인으로 작용할 수 있다.
한편, 보형 부재의 단부가 실링부에 함께 열융착된 실시예 2의 전지들에서는 상기와 같은 상호 접촉 현상이 전혀 확인되지 않음으로써, 가장 우수한 안전성을 제공함을 알 수 있다.
[실험예 2]
상기 실시예 1 및 2와 비교예 1에서 각각 30 개의 제조된 전지들을 대상으로, 외부 충격에 대한 안전성 테스트를 수행하였다. 즉, 각 전지들을 그것의 외주면 방향으로 지면에 충돌하도록 1.5 m 높이에서 5 회 자유 낙하시킨 후 전해액의 누액 여부와 내부 단락 연부를 확인하였다. 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
<표 2>
Figure 112006078556528-pat00002
상기 표 2에서 보는 바와 같이, 실시예 1의 전지들은 대부분의 전지들에서 전해액 누액과 내부 단락이 발생하지 않은 반면에, 비교예 1의 전지들은 다수의 전지들에서 전해액 누액 또는 내부 단락이 발생하였다. 이는, 본 발명에 따른 보형부재가 외부 충격을 적절히 흡수하여, 전지케이스가 변형 또는 파괴되거나 전극조립체의 변형 또는 이동을 방지함으로써 안전성 향상에 기여함을 입증한다.
더욱이, 실시예 2의 전지는 모든 전지들에서 누액 현상이 발생하지 않음으로 써, 보형 부재의 단부가 함께 열융착됨으로써 매우 우수한 누액 방지 성능을 발휘함을 알 수 있다.
이상 본 발명의 실시예 및 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지셀은 낙하 및 진동 등에 의하여 외력이 전지셀에 인가시 전지케이스의 손상을 방지함으로써, 이로 인한 전지 케이스 내부의 단락 또는 전해액이 누액되는 현상을 방지할 수 있고, 열융착 방법을 이용하여 전지케이스를 밀봉하는 경우 전지케이스의 손상된 부위가 전극조립체와 접촉되는 것을 방지하여 전지의 안전성을 크게 향상시키는 효과가 있다.

Claims (14)

  1. 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트의 전지케이스에 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체를 장착한 후 열융착에 의해 밀봉하는 이차전지 셀로서, 상기 전극조립체가 장착되는 전지케이스의 수납부에는, 전극조립체가 장착된 상태에서 전지케이스 열융착 부위(실링부)와 전극조립체 사이에, 절연성의 격자형 보형부재가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 라미네이트 시트는 알루미늄 차단층의 양면에 수지층이 도포되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 전극조립체는 권취형, 스택형 또는 스택/폴딩형 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지셀.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 전지케이스는 일 단위의 부재로서 전극조립체 수납부가 형성되어 있고, 상기 수납부를 덮는 커버가 접이식으로 형성되어 있는 구조이거나, 또는 두 단위의 부재로서 양측 또는 일측 부재에 전극조립체 수납부가 형성되어 있는 구조인 것을 특징으로 하는 전지셀.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 보형부재는 고분자 수지 또는 고분자 복합체로 이루 어진 것을 특징으로 하는 전지셀.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 보형부재는 실리콘 수지로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지셀.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 보형부재는 수직단면 상으로 전지케이스 실링부와 전극조립체 수납부의 외면에 밀착되는 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지셀.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 보형부재의 단부는 상기 실링부의 형성시 부분적으로 함께 열융착되는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기에서 함께 열융착되는 보형부재의 단부 크기는 2 mm 이하인 것을 특징으로 하는 전지셀.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 보형부재의 형상에 대응하는 심재가 보형부재의 내부에 추가로 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  11. 삭제
  12. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 하나에 따른 전지셀을 단위전지로서 포함하고 있는 고출력 대용량의 중대형 전지팩.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 전지셀은 리튬 이차전지인 것을 특징으로 하는 중대형 전지팩.
  14. 제 12 항에 있어서, 상기 전지팩은 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 전기자전거, 전기오토바이의 전원으로 사용되는 것을 특징으로 하는 중대형 전지팩.
KR1020060105382A 2006-10-30 2006-10-30 구조적 안정성과 절연저항성이 우수한 전지셀 KR101111074B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060105382A KR101111074B1 (ko) 2006-10-30 2006-10-30 구조적 안정성과 절연저항성이 우수한 전지셀

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060105382A KR101111074B1 (ko) 2006-10-30 2006-10-30 구조적 안정성과 절연저항성이 우수한 전지셀

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20080038465A KR20080038465A (ko) 2008-05-07
KR101111074B1 true KR101111074B1 (ko) 2012-02-15

Family

ID=39646920

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020060105382A KR101111074B1 (ko) 2006-10-30 2006-10-30 구조적 안정성과 절연저항성이 우수한 전지셀

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101111074B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101793871B1 (ko) * 2017-04-17 2017-11-06 (주) 에프티에스코리아 자동소화장치

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102414864A (zh) * 2009-03-02 2012-04-11 株式会社Lg化学 软包及包括其的二次电池
US8765299B2 (en) 2010-01-15 2014-07-01 Samsung Sdi Co., Ltd. Electrode assembly and secondary battery including the same
US9331358B2 (en) 2010-01-26 2016-05-03 Apple Inc. Battery with multiple jelly rolls in a single pouch
KR101293971B1 (ko) * 2011-01-26 2013-08-07 주식회사 엘지화학 냉각 성능이 향상된 냉각부재와 이를 포함하는 전지모듈
PL2650960T3 (pl) 2011-01-26 2020-05-18 Lg Chem, Ltd. Element chłodzący o zwiększonej efektywności montażu oraz moduły akumulatorowe o tej samej właściwości
KR101495948B1 (ko) * 2011-07-29 2015-02-26 주식회사 엘지화학 파우치형 2차전지
KR101524007B1 (ko) * 2012-09-25 2015-05-29 주식회사 엘지화학 가압 탄성부재를 포함하는 전지모듈
KR102448295B1 (ko) 2015-07-16 2022-09-28 삼성에스디아이 주식회사 이차전지
KR102135282B1 (ko) * 2016-03-29 2020-07-17 주식회사 엘지화학 이차 전지
KR102207296B1 (ko) * 2017-01-16 2021-01-26 주식회사 엘지화학 형상유지 부재를 포함하는 파우치형 전지셀
KR102134650B1 (ko) 2017-06-01 2020-07-16 주식회사 엘지화학 이차전지
KR102384970B1 (ko) 2018-08-13 2022-04-11 주식회사 엘지에너지솔루션 전극조립체 및 그 전극조립체의 제조 방법
WO2023096347A1 (ko) * 2021-11-23 2023-06-01 주식회사 엘지에너지솔루션 파우치형 이차전지 및 이의 제조방법

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060029751A (ko) * 2004-10-01 2006-04-07 삼성에스디아이 주식회사 파우치형 이차 전지
KR20060085179A (ko) * 2005-01-21 2006-07-26 주식회사 엘지화학 우수한 밀봉성의 이차전지
KR20060092421A (ko) * 2005-02-17 2006-08-23 주식회사 엘지화학 안전성이 향상된 파우치형 전지
KR20070102768A (ko) * 2006-04-17 2007-10-22 주식회사 엘지화학 파우치형 전지

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060029751A (ko) * 2004-10-01 2006-04-07 삼성에스디아이 주식회사 파우치형 이차 전지
KR20060085179A (ko) * 2005-01-21 2006-07-26 주식회사 엘지화학 우수한 밀봉성의 이차전지
KR20060092421A (ko) * 2005-02-17 2006-08-23 주식회사 엘지화학 안전성이 향상된 파우치형 전지
KR20070102768A (ko) * 2006-04-17 2007-10-22 주식회사 엘지화학 파우치형 전지

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101793871B1 (ko) * 2017-04-17 2017-11-06 (주) 에프티에스코리아 자동소화장치

Also Published As

Publication number Publication date
KR20080038465A (ko) 2008-05-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101111074B1 (ko) 구조적 안정성과 절연저항성이 우수한 전지셀
KR101252981B1 (ko) 안전성이 향상된 이차전지용 파우치 및 이를 이용한 파우치형 이차전지, 중대형 전지팩
US20180138470A1 (en) Secondary battery having improved energy density
KR100968050B1 (ko) 안전성이 향상된 전지셀
JP4878800B2 (ja) リチウム二次電池
KR100944987B1 (ko) 신규한 실링부 구조를 포함하는 이차전지
KR101216422B1 (ko) 실링부의 절연성이 향상된 이차전지
KR100894409B1 (ko) 전지케이스에 분리막을 고정시켜 안전성을 향상시킨이차전지
CN102210053B (zh) 堆叠的蓄电池
KR101472168B1 (ko) 안전성이 향상된 이차전지 및 이를 이용한 중대형 전지팩
KR101499471B1 (ko) 이차전지의 제조방법 및 이를 이용하여 생산되는 이차전지
KR101123061B1 (ko) 향상된 안전성의 이차전지
KR101229228B1 (ko) 수분 차단성이 향상된 이차전지
KR102292159B1 (ko) 전도성 폴리머를 이용한 전극리드를 포함하는 파우치형 이차전지
KR101310732B1 (ko) 이차 전지 및 그 제조 방법
KR20140067246A (ko) 노즐 부재가 장착되어 있는 전지셀
KR101297858B1 (ko) 다공성 구조의 이차전지 및 이를 포함하는 전지모듈
KR101273472B1 (ko) 파우치형 이차 전지의 제조 방법 및 이에 의한 파우치형 이차 전지
US20160028051A1 (en) Pouch-type secondary battery for preventing water permeation
KR102065372B1 (ko) 과충전시 안전성 확보를 위한 단락 구조물 및 이를 포함하는 파우치형 이차전지
KR20120040447A (ko) 절연성이 향상된 이차전지
KR101147605B1 (ko) 이차전지의 제조방법
KR101488055B1 (ko) 안전성이 향상된 이차전지 및 이를 이용한 중대형 전지팩
KR101825007B1 (ko) 파우치형 이차전지 및 그 제조방법
KR101614319B1 (ko) 분리막의 열 수축성이 억제된 전지셀

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150119

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160118

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161227

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180116

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190116

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200116

Year of fee payment: 9